全 文 ：第 19 卷 第 5 期
Vol. 19 No. 5
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2011 年 9 月
Sep. 2011
青海湖北岸退化草地和封育草地中钾、钙、镁等
矿质常量元素特征
李天才1, 2 , 陈桂琛2, 曹广民2 , 张德罡1*
( 1.甘肃农业大学草业学院, 甘肃 兰州 730070; 2.中国科学院西北高原生物研究所, 青海 西宁 810008)
摘要 :矿质元素是植物生长发育必需的营养, 为明确其在退化草地植物中发生的变化, 选择青海湖北岸同类型退化
草地和围栏封育草地为试验样地,通过对各类型草地植物中钾、钙、镁等矿质元素的对比分析 ,阐述退化草地和封
育草地植物中矿质元素特征,揭示草地退化与其中矿质元素营养之间的相关关系。结果表明 :退化草地与封育草
地上植物和土壤中矿质元素含量具有明显差异, 退化草地较封育草地上植物和土壤中矿质元素营养具有蓄积增加
的趋势,这是草地退化的结果, 是退化草地加速退化的原因, 是生物矿质元素营养的一种 饥饿效应 , 也是生物
对环境变化的一种应急响应。随着海拔高度的逐渐增加,青海湖北岸自南向北退化草地植物中矿质元素营养蓄
积具有逐渐增大的特征,因为海拔低处的自然环境更有利于大多数植物的生长发育。
关键词:退化草地; 封育草地;矿质元素; 钾;钙; 镁;青海湖
中图分类号: S812 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2011) 05-0752-08
Characteristics of Mineral Elements K, Ca, Mg in Degraded Grassland
and Enclosure Grassland on the North Bank of Qinghai Lake
LI Tian-cai1, 2 , CHEN Gu-i chen2 , CAO Guang-min2 , ZHA NG De-gang1*
( 1. Col leg e of Pr atacultural Science, Gansu Agricu ltural U nivers ity, Lanzhou, Gan su Pr ovin ce 730070, China;
2. Northw est In st itu te of Plateau Biology, Chinese Academy of Science, Xinin g, Qinh ai Province 810008, China)
Abstract: Natural g rassland deg radat ion in drainage areas of Qinghai Lake is very serious. The mineral ele-
ments are essent ial nut ritio ns for plant g row th. T o illuminate the dynamics of m ineral elements in plants
w ith g rassland deg radation, sample materials w er e collected f rom degraded g rassland and fence- enclosed
grasslands on nor th banks of Qinghai Lake. M ineral elements ( K, Ca and M g ) of plants from dif ferent
types of bo th degraded and enclosed g rassland are invest igated through comparat ive analysis to reveal the
cor relat ion betw een g rassland degradat ion and m ineral nut rit io n. Results show that the mineral contents of
plants and soil in degraded g rassland are quite dif ferent f rom those in enclosed g rassland. Compar ed w ith
the enclo sed grassland, mineral elements in deg raded g rassland plants and soil have a t rend to accumulate,
w hich is a result of g rassland deg radat ion. And then this accumulat ion accelerates g rassland deg radat ion.
Miner al element accumulat ion of deg raded g rassland plants is a Bio logical ef fects of star vation and an e-
mer gency response for environmental variations.
Key words: Degr aded g rassland; Enclo sed grassland; Miner al elements; K; Ca; M g; Qinghai Lake
青海湖流域地处青藏高原东北部, 近几十年来
由于全球气候变化以及各种人类活动的综合影响,
尤其是人为开垦、过度放牧等不合理利用,草地退化
极为严重,畜牧业生产效益低下[ 1]。青藏高原的高
寒草地退化后植被类型和分布特征、草地土壤结构
和理化性质等均发生严重改变 [ 2]。围栏封育是草地
改良、提高草地生产力的有效途径[ 3~ 5] ,已成为青海
湖地区退化草地恢复的重要措施之一 [ 6]。然而长期
的围栏封育虽然提高了草原群落的盖度和生产力,
却降低了群落物种丰富度和多样性、相似性[ 7, 8] , 改
变了植物种群的分布格局[ 9]。
矿质元素在草地生态系统中具有重要的生理生
收稿日期: 2011-04-02;修回日期: 2011- 07-11
基金项目:国家科技支撑计划项目( 2007BAC30B04)资助
作者简介:李天才( 1966- ) ,男,青海乐都人,副研究员,从事草地资源与生态学研究, E-m ail: t cli@ nw ipb. ac. cn; * 通信作者 Au thor for cor-
respondence, E-mail: zhangdg@ gasu. edu. cn
第 5期 李天才等:青海湖北岸退化草地和封育草地中钾、钙、镁等矿质常量元素特征
态学意义[ 10] 。矿质元素是动植物最重要的营养元
素,当必需的矿质元素缺乏时,动植物生长发育将受
到严重影响,甚至出现各种疾病和死亡[ 11]。当某一
种元素在土壤中含量较多时又会在植物体内较多地
积累[ 12, 13 ]。牧草中矿质营养的高低是评价牧草优
良的重要指标, 长期以来矿质元素含量也是牧草育
种的重要标准[ 14] 。封育草地相对于退化草地的植
被类型、土壤结构等生态环境发生了很大改变,相应
草地上植物生长发育所必需的矿质元素营养需求及
其分布特征也将发生变化。然而,退化草地采取围
栏封育恢复措施后, 草地植物中矿质常量元素将会
发生怎样的变化呢?
选择青海湖北岸的河边滩地、那仁火车站、烂泥
湾等样地内的退化草地和封育恢复草地为试验样
地,通过对各类型草地在不同海拔高度下其优势种
和主要伴生种植物中矿质常量元素( K, Ca, M g, P )
的对比分析,研究退化草地和封育恢复草地植物中
矿质元素特征, 揭示草地退化与其中矿质元素营养
之间的相关关系,明确草地植物中矿质元素对于草
地生态系统的敏感性及其响应特征,探讨退化草地
中矿质元素的改变是草地退化的原因还是结果, 这
将为天然草地保护、退化草地恢复、草地资源的可持
续利用以及草地生态系统中矿质元素营养研究等提
供科学依据。
1 材料与方法
1. 1 样地选择
分别选择青海湖北岸的河边滩地(沼泽草甸)、
那仁火车站 (芨芨草 ( A chnather um sp lendens ) 草
原)、烂泥湾(针茅草原)等 3个样地内的退化草地和
封育草地为试验样地。各样地具体情况见表 1。
河边滩地样地位于三角城种羊场二大队, 距青
海湖水面主体约 3 km 的围栏封育( 1985年封育)沼
泽草甸处,植被盖度 98%, 禾本科草高 30~ 40 cm;
退化草地选于围栏外的自由放牧草地上,空斑裸地
占 30% ~ 35%, 禾本科稀疏, 植被盖度占 5% ~
10% ,高度为 35 cm。
那仁火车站样地位于青藏铁路那仁火车站南
1 km的围栏封育( 1980年封育)芨芨草草原型草地,
芨芨草分布均匀, 盖度为 70% ; 退化草地选于围栏
外的自由放牧草地上, 南段植被盖度 45% , 北段植
被盖度约 20% ~ 25%, 芨芨草高度南北段差异不
大, 均在 40~ 50 cm。
烂泥湾样地位于三角城种羊场北 2 km 的围栏
封育( 1980 年封育)紫花针茅( S tipa purp ur ea )草
原型草地处, 植被盖度 55% ;退化草地选于围栏外
的自由放牧草地上,狼毒( Stel ler a chamaej asme )盖
度为 30%。
1. 2 样品采集
2009年 9月初于植物花期在各类型的试验样地
内,按照植物分类的种,依据植物个体大小,分别采集
该区域内优势种和主要伴生种植物的全草 30株以上
为同一植物种的分析样品。3个样地采集到的植物
材料共计77(种)份,阴干,保存备用;同时分层采集相
应样地( 0~ 10 cm)的土壤为试验样品,各样地分别采
集 3份后混合,共计 9份,阴干,保存备用。
表 1 青海湖北岸各试验样地地理位置
T able 1 Geog raphic info rmation of tested sample on the nor th bank of Q inghai Lake
样地名称
Sam pling plot s
草地类型
Gras sland typ e
样地设置
Arrangement of sample plot
采样位置
S am pling sites
海拔/ m
Al t itu de
烂泥湾
Lanniw an
温性草原
T em perate steppe
退化草地(自由放牧)
Degraded grass lan d ( un cont rolled grazing)
N3717. 845, E10014. 317 3301
封育草地( 1980年封)
Enclosed grassland ( Enclosed in 1980)
N3717. 946, E10014. 359 3291
那仁火车站
Nar en Stat ion
温性草原
T em perate steppe
退化草地(自由放牧)
Degraded grass lan d ( un cont rolled grazing)
N3714. 925, E10016. 300 3213
封育草地( 1980年封)
Enclosed grassland ( Enclosed in 1980)
N3714. 889, E10016. 264 3216
河边滩地
H ebiantandi
沼泽草甸
Sw amp meadow
退化草地(自由放牧)
Degraded grass lan d ( passageway)
N3714. 393, E10013. 423 3205
封育草地( 1985年封)
Enclosed grassland ( uncont rolled graz ing)
N3714. 397, E10013. 411 3209
753
草 地 学 报 第 19卷
1. 3 元素分析
对于采集备用的植物样品首先进行冲洗、烘干、
粉碎等样品预处理, 对采集备用的土壤样品首先进
行研磨、过筛( 100目)等样品预处理后,进行样品消
化,用 H ClO 4 和 HNO 3 ( V V= 1 4)处理, 采用标
准曲线法进行 K, Ca, M g 等元素的火焰原子吸收光
谱法分析, P 元素采用分光光度法分析。分析仪器
分别为 TAS-986分光光度计(北京普析通用有限公
司生产)和 721分光光度计(上海第二分析仪器厂生
产)。标准溶液购自中国计量科学研究院。
1. 4 数据处理
通过 SPSS 17. 0 软件统计样本平均数、标准
差, 对比退化草地和封育草地各样本中 K, Ca, M g,
P 元素的变化规律, 揭示草地退化与其中矿质元素
营养之间的相关关系,明确草地植物中矿质元素对
于草地生态系统的敏感性及其响应特征。
2 结果与分析
2. 1 退化草地和封育草地典型植物矿质元素特征
青海湖北岸各试验样地退化草地和封育草地典
型植物中矿质元素含量变化如表 2~ 表 4所示。
表 2 青海湖北岸河边滩地典型植物中矿质元素含量平均值
Table 2 Contents of minera l elements in typical plants o f Hebiantandi on t he nor th bank of Q inghai Lake mg kg - 1
植物名称
Species nam e
K Ca Mg P
退化
Degraded
封育
Enclos ed
退化
Deg raded
封育
Enclosed
退化
Degraded
封育
Enclosed
退化
Degraded
封育
E nclos ed
青藏苔草 Carrx qing haiensis Y. C. 3702 4005 2084 1677 2799 2045 81. 22 122. 3
华扁穗草 Blysmus sinocomp ressus 3632 3874 1834 1810 2039 1712 101. 1 104. 4
星星草 Puc cine ll ia tenui f lora 2969 3774 2092 1378 1735 1606 43. 37 69. 39
委陵菜 Pote ti l la ch inensi s 3566 4005 2359 2449 2759 3061 69. 41 97. 13
注:表中所有数据均为平均值,下同
Note: All data are mean, the s am e as below
表 3 青海湖北岸那仁火车站典型植物中矿质元素含量平均值
Table 3 Contents o f mineral elements in typica l plants of Naren station on the nor th bank o f Q inghai Lake mg kg- 1
植物名称
Species nam e
K Ca Mg P
退化
Degraded
封育
Enclos ed
退化
Deg raded
封育
Enclosed
退化
Degraded
封育
Enclosed
退化
Degraded
封育
E nclos ed
芨芨草 Achnathe rum sp lendens 2646 2369 1867 1760 1226 1308 24. 05 20. 79
赖草 L eymu s secalinus 2882 3235 2291 2300 2562 2463 87. 73 77. 71
星星草 Puc cine ll ia tenui f lora 2656 2848 1930 2002 1756 1951 153. 3 173. 0
披针叶黄华T he rmopsi s lanc eoiata 2518 3071 2041 2502 3088 3296 115. 8 89. 00
短穗兔耳草 L agoti s br achy stachy a 2699 2598 2198 2136 3018 2854 164. 0 121. 1
马蔺 Ir is lact ea var. chinen si s 2763 3055 2245 2334 2795 1863 50. 19 61. 68
委陵菜 Pote ti l la ch inensi s 2770 2571 2147 2345 2749 2573 196. 1 190. 0
表 4 青海湖北岸烂泥滩典型植物中矿质元素含量平均值
Table 4 Contents of minera l elements in typical plants o f Lanniw an on the nor th bank o f Q inghai Lake mg kg- 1
植物名称
Species nam e
K Ca Mg P
退化
Degraded
封育
Enclos ed
退化
Deg raded
封育
Enclosed
退化
Degraded
封育
Enclosed
退化
Degraded
封育
E nclos ed
赖草 L eymu s secalinus 3671 3738 2153 1968 2319 1526 198. 2 137. 6
多枝黄芪 Ast rag alu s polycladu s 3292 3679 2315 2370 2397 2450 140. 3 155. 6
披针叶黄华T he rmopsi s lanc eoiata 3492 2885 2418 2368 3411 2874 182. 1 96. 54
狼毒 Stel l era chamae j asme 3719 3124 2383 2296 2829 2224 61. 39 65. 71
退化草地与封育草地的典型植物其钾、钙、镁、
磷等矿质元素含量具有明显差异,表现出退化草地
较封育草地典型植物中矿质元素营养具有蓄积增加
的趋势;河边滩地、那仁火车站和烂泥湾各样地内退
化草地较封育草地典型植物中矿质元素含量高的分
别占 37. 5%, 50. 0%和 62. 5%, 即青海湖北岸自南
向北随着海拔高度的逐渐增加, 退化草地典型植物
中矿质元素营养蓄积具有逐渐增大的特征(表 5)。
754
第 5期 李天才等:青海湖北岸退化草地和封育草地中钾、钙、镁等矿质常量元素特征
表 5 青海湖北岸各类型退化草地较封育草地植物中矿质元素含量增加的统计特征
Table 5 Stat istical character istics of increasing element contents in plants of different deg raded
g rassland compared to enclosed g rassland on the nor th bank of Q inghai Lake %
样地名称 Sampl ing plots K Ca M g P 各样地的增加率 Rate of increase
烂泥湾 Lann iwan( n= 4) 50. 0 75. 0 75. 0 50. 0 62. 5
那仁火车站 Naren S tat ion( n= 7) 42. 9 28. 6 57. 1 71. 4 50. 0
河边滩地 Hebian tandi( n= 4) 0 75. 0 75. 0 0 37. 5
各元素的增加率 Rate of increas e 33. 3 53. 3 66. 7 46. 7 50. 0
注: n为各样地退化草地和封育草地中相同种植物的种数,下同
Note: n: th e number of plant species collected f rom various funct ional groups, the same as below
各样地封育草地和退化草地同一种典型植物中
钾、磷与钙、镁元素之间具有负相关性, 封育草地典
型植物中钾、磷元素含量高,而退化草地典型植物中
钙、镁元素含量高;且海拔稍低的河边滩地样地较海
拔稍高的烂泥湾样地其封育草地植物中钾、磷元素
含量高。海拔高处因钾、磷元素含量的增加致使退
化草地植物中矿质元素营养蓄积。各样地退化草地
典型植物中以镁元素营养蓄积显著为特征。
随着海拔高度的逐渐增加,各样地同一种典型
植物中钾、钙、镁元素含量逐渐降低,而磷元素含量
却在逐渐增加; 且退化草地与封育草地植物中同一
矿质元素之间含量差异变小, 如河边滩地、那仁火车
站的星星草( Puccinel l ia tenui f lor a)和委陵菜( Po-
tet il la chinensi s )。但也有植物随着海拔高度的逐
渐增加矿质元素含量逐渐增加,且退化草地较封育
草地植物中同一矿质元素含量增幅大, 如那仁火车
站、烂泥湾的披针叶黄华( T hermop si s lanceoiata )。
即各类型草地植物吸取更多的矿质元素营养以适应
各自的生境并更好地生长发育,如披针叶黄华更适
应海拔相对较高的退化草地。
2. 2 退化草地和封育草地植物功能群中矿质元素
特征
青海湖北岸各试验样地退化草地和封育草地植
物功能群中矿质元素含量变化见表 6~ 表 8。
退化草地和封育草地相比, 其植物功能群中矿
质元素营养也具有蓄积增加的趋势,河边滩地、那仁
火车站和烂泥湾各样地内退化草地较封育草地植物
功能群中矿质元素含量高的分别占 40. 05%,
50 0%和 75. 0% ,即青海湖北岸自南向北随着海拔
高度的逐渐增加, 退化草地植物功能群中矿质元素
营养蓄积具有逐渐增大的特征(表 9)。
各样地植物功能群中矿质元素含量与海拔高度
具有相关性, 即海拔低处封育草地植物功能群中矿
质元素含量高,而海拔高处则是退化草地植物功能
群中矿质元素含量高。随着海拔高度的逐渐增加,
各样地禾本科、菊科植物功能群中矿质元素含量逐
渐增加, 且退化草地与封育草地同一植物功能群中
矿质元素之间含量差异变小。即各类型草地植物功
能群以蓄积矿质元素营养来适应各自的生境并更好
地生长发育。各样地退化草地植物功能群中以镁元
素营养蓄积显著为特征。
表 6 青海湖北岸河边滩地植物功能群中矿质元素含量
Table 6 Cont ents of miner al elements in the plant functional gr oups
o f Hebiantandi on the nor th bank of Q inghai lake M S/ mg kg- 1
植物功能群名称 Plant funct ional groups K C a Mg P
禾本科
Gramin eae
退化草地 Degraded grassland( n= 2) 2683 405. 2 2086 9. 192 1593 200. 8 29. 68 19. 37
封育草地 Enclosed grassland( n= 5) 3514 350. 8 1008 476. 7 1263 561. 4 75. 88 31. 43
莎草科
Cyperaceae
退化草地 Degraded grassland( n= 2) 3667 49. 50 1959 176. 8 2419 537. 4 91. 16 14. 06
封育草地 Enclosed grassland( n= 3) 3418 311. 6 2119 221. 5 2898 263. 6 145. 7 77. 38
豆科
Legum inosae
退化草地 Degraded grassland( n= 1) 3614 2301 2809 120. 3
封育草地 Enclosed grassland( n= 1) 3750 2497 3427 110. 0
菊科
Compositae
退化草地 Degraded grassland( n= 1) 4236 2320 3985 123. 6
封育草地 Enclosed grassland( n= 1) 3212 1262 1853 200. 4 1851 173. 0 82. 99 53. 34
蔷薇科
Rosaceae
退化草地 Degraded grassland( n= 1) 3566 2359 2759 69. 41
封育草地 Enclosed grassland( n= 1) 4005 2449 3061 97. 13
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草 地 学 报 第 19卷
表 7 青海湖北岸那仁火车站植物功能群中矿质元素含量
Table 7 Cont ents of miner al elements in the plant functional gr oups
of Naren station on the nor th bank o f Q inghai lake M S/ mg kg- 1
植物功能群名称 Plant funct ional groups K Ca Mg P
禾本科
Gramin eae
退化草地 Degraded grassland( n= 3) 2728 133. 5 2029 228. 8 1848 672. 7 88. 36 64. 63
封育草地 Enclosed grassland( n= 5) 2607 421. 3 2071 204. 4 1889 450. 6 67. 11 66. 02
豆科
Legum inosae
退化草地 Degraded grassland( n= 1) 2518 2041 3088 115. 8
封育草地 Enclosed grassland( n= 2) 3015 79. 90 2461 58. 69 3181 163. 3 135. 8 66. 19
菊科
Compositae
退化草地 Degraded grassland( n= 1) 2526 2209 3430 142. 9
封育草地 Enclosed grassland( n= 1) 2402 2264 2326 124. 1
蔷薇科
Rosaceae
退化草地 Degraded grassland( n= 1) 2770 2147 2749 196. 1
封育草地 Enclosed grassland( n= 1) 2571 2345 2573 190. 0
玄参科
Scr oph ulariaceae
退化草地 Degraded grassland( n= 1) 2699 2198 3018 164. 0
封育草地 Enclosed grassland( n= 2) 2831 328. 8 2142 7. 778 2495 507. 7 140. 2 27. 01
鸢尾科
Iridaceae
退化草地 Degraded grassland( n= 1) 2763 2245 2795 50. 19
封育草地 Enclosed grassland( n= 1) 3055 2334 1863 61. 68
表 8 青海湖北岸烂泥湾植物功能群中矿质元素含量
Table 8 Cont ents of miner al elements in the plant functional gr oups
of Lanniwan on the no rth bank o f Qinghai lake M S/ mg kg- 1
植物功能群名称 Plant funct ional groups K C a Mg P
禾本科
Gramin eae
退化草地 Degraded grassland( n= 2) 3156 729. 0 2250 136. 5 1937 540. 2 109. 2 125. 9
封育草地 Enclosed grassland( n= 7) 3387 351. 7 2140 145. 6 1593 135. 9 103. 6 46. 87
豆科
Legum inosae
退化草地 Degraded grassland( n= 2) 3392 141. 4 2367 72. 83 2904 717. 0 161. 2 29. 56
封育草地 Enclosed grassland( n= 3) 3070 540. 4 2336 56. 59 2593 243. 7 123. 9 29. 77
菊科
Compositae
退化草地 Degraded grassland( n= 1) 3058 2268 2772 152. 2
封育草地 Enclosed grassland( n= 3) 2765 329. 2 2074 43. 86 1974 36. 12 134. 4 69. 15
蔷薇科
Rosaceae
退化草地 Degraded grassland( n= 1) 2671 1855 2557 45. 86
封育草地 Enclosed grassland( n= 1) 3391 2409 2481 159. 5
瑞香科
Th ymelaeaceae
退化草地 Degraded grassland( n= 1) 3719 2383 2829 61. 39
封育草地 Enclosed grassland( n= 1) 3124 2296 2224 65. 71
表 9 青海湖北岸各类型退化草地较封育草地植物功能群中矿质元素含量增加的统计特征
Table 9 Stat istical character istics of increasing element contents in the plant functional gr oups of
differ ent deg raded g rassland compared to enclo sed g rassland on the nor th bank o f Q inghai Lake %
样地名称 Sampl ing plots K Ca M g P 各样地的增加率 Rate of increase
烂泥湾 Lann iwan( n= 4) 60. 0 66. 7 100. 0 60. 0 75. 0
那仁火车站 Naren S tat ion( n= 7) 50. 0 16. 7 66. 7 66. 7 50. 0
河边滩地 Hebian tandi( n= 4) 40. 0 40. 0 40. 0 40. 0 40. 0
各元素的增加率 Rate of increas e 50. 0 43. 8 68. 8 56. 3 54. 7
2. 3 退化草地和封育草地植被中矿质元素特征
青海湖北岸各试验样地退化草地和封育草地植
被中矿质元素含量变化,见表 10。
表 10 青海湖北岸各试验样地草地植被中矿质元素含量
T able 10 Cont ents of miner al elements in g rassland vegetations o f
tested sample on the no rth bank o f Qinghai lake M S/ mg kg- 1
样地名称 Sampling plot s K C a Mg P
河边滩地
H ebiantandi
退化草地 Degraded grassland( n= 8) 3483 557. 8 2191 203. 0 2553 797. 7 86. 17 41. 71
封育草地 Enclosed grassland( n= 18) 3525 538. 8 1762 598. 1 2199 884. 6 97. 89 46. 94
那仁火车站
Nar en Stat ion
退化草地 Degraded grassland( n= 9) 2714 150. 1 2126 146. 9 2657 725. 4 118. 7 55. 54
封育草地 Enclosed grassland( n= 14) 2756 326. 0 2236 204. 3 2315 613. 9 107. 7 58. 94
烂泥湾
Lanniw an
退化草地 Degraded grassland( n= 11) 3236 375. 3 2285 167. 9 2818 673. 8 125. 4 67. 05
封育草地 Enclosed grassland( n= 17) 3101 453. 6 2210 159. 5 1974 418. 6 112. 5 49. 61
756
第 5期 李天才等:青海湖北岸退化草地和封育草地中钾、钙、镁等矿质常量元素特征
退化草地植被中矿质元素营养具有蓄积增加的
趋势, 3 个样地的退化草地较封育草地植被中矿质
元素含量平均高约 66. 7%。其中河边滩地、那仁火
车站和烂泥湾各样地内退化草地较封育草地植被中
矿质元素含量高的分别占 50. 0%, 50. 0%和 100. 0%,
即青海湖北岸自南向北随着海拔高度的逐渐增加,
退化草地较封育草地植被中矿质元素营养的蓄积具
有逐渐增大的特征(表 11和图 1)。
各样地植被中矿质元素含量与海拔高度具有相
关性,即海拔低处封育草地植被中钾元素含量高,而
海拔高处又是退化草地植被中钙、镁、磷元素含量
高。各样地退化草地植被中以镁元素营养蓄积显著
为特征。
表 11 青海湖北岸各类型退化草地较封育草地植被中矿质元素含量增加的统计特征
Table 11 Stat istical character istics of elements changes in vegetation o f different
t ypes degr aded and enclosed gr assland on nort h bank o f Q inghai Lake %
样地名称 Sampl ing plots K Ca M g P 各样地的增加率Rate of increas e
烂泥湾 Lann iwan( n= 26) + + + + 100. 0
那仁火车站 Naren S tat ion( n= 23) - - + + 50. 0
河边滩地 Hebian tandi( n= 28) - + + - 50. 0
各元素的增加率 Rate of increas e 33. 3 66. 7 100. 0 66. 7 66. 7
注: + 表示退化草地较封育草地植被中矿质元素含量增加, - 表示退化草地较封育草地植被中矿质元素含量减小,下同
Note: + show con tents of mineral elem ents in degraded grassland higher than it enclosed gras sland, - show the situation is th e oppo-
s ite, th e same as b elow
图 1 青海湖北岸植被中 K, Ca, Mg
Fig . 1 Contents o f K, Ca, Mg in vegetat ion of tested samples on the nort h bank o f Q inghai Lake
2. 4 退化草地和封育草地土壤中矿质元素特征
青海湖北岸各试验样地退化草地和封育草地土
壤( 0~ 10 cm)中矿质元素含量见表 12。
表 12 青海湖北岸各试验样地土壤( 0~ 10 cm)中矿质常量元素含量
T able 12 Contents of miner al elements in soil ( 0~ 10 cm)
of tested samples in the north bank o f Q inghai lake mg kg- 1
样地名称
S am pling plot s
K Ca Mg P
退化
Degraded
封育
Enclos ed
退化
Deg raded
封育
Enclosed
退化
Degraded
封育
Enclosed
退化
Degraded
封育
E nclos ed
烂泥湾 Lanniw an 13265 13513 10772 14270 2463 2483 345. 0 383. 2
那仁火车站 Naren Stat ion 14507 15709 29277 19465 2853 2589 397. 2 485. 3
河边滩地 H ebiantandi 16522 16264 12293 10236 2323 2267 314. 9 312. 7
757
草 地 学 报 第 19卷
退化草地土壤( 0~ 10 cm)中矿质元素具有蓄
积增大的趋势, 3的样地的退化草地较封育草地土
壤中矿质元素含量平均高约 66. 7%, 河边滩地、那
仁火车站和烂泥湾分别增加 100%, 75. 0%和 0.
0% ,即青海湖北岸自南向北随着海拔高度的逐渐增
加, 退化草地较封育草地土壤中矿质元素营养的蓄
积具有逐渐减小的特征(表 13)。
表 13 青海湖北岸各类型退化草地较封育草地土壤( 0~ 10 cm)中矿质元素含量增加的统计特征
Table 13 Stat istical character istics of increasing element contents in soil ( 0~ 10 cm) of differ ent degr aded
g rassland compared to enclosed g rassland on the nor th bank of Q inghai Lake %
样地名称 Sampl ing plots K Ca M g P 各样地的增加率 Rate of increase
烂泥湾 Lann iwan( n= 26) - - - - 0. 0
那仁火车站 Naren S tat ion( n= 23) - + + + 75. 0
河边滩地 Hebian tandi( n= 28) + + + + 100. 0
各元素的增加率 Rate of increas e 33. 3 66. 7 66. 7. 0 66. 7 66. 7
各样地土壤 ( 0~ 10 cm)中矿质元素含量与海
拔高度具有相关性, 即海拔低处退化草地土壤中矿
质元素含量高, 而海拔高处则是封育草地土壤中矿
质元素含量高。退化草地植被与土壤中矿质元素营
养的蓄积成负相关, 即海拔较低的河边滩地退化草
地植被中矿质元素营养蓄积相对较少而土壤中蓄积
却较高,海拔较高的烂泥湾退化草地植被中矿质元
素营养蓄积相对较多而土壤中蓄积却较低。
3 讨论
退化草地与封育草地上植物和土壤中钾、钙、
镁、磷等矿质元素含量具有明显的差异。退化草地
实施长期的围栏封育措施后, 封育恢复草地相对于
未封育的退化草地其植物群落结构、植被类型以及
土壤结构等生态环境均发生了很大改变[ 2, 7~ 9] , 相应
的草地上植物生长发育所必需的矿质元素营养也将
会发生改变,则表现出退化草地与封育草地上植物
和土壤中矿质元素含量的差异性是必然的。各类型
样地中退化草地较封育草地植物中矿质元素营养具
有蓄积增加的趋势。退化草地较封育草地上植物的
种,功能群到植被中矿质元素含量高的分别占
50 0%, 54. 7%和 66 7%, 即随着能够采集到的植
物样品数的增加,退化草地中矿质元素营养蓄积增
加的趋势愈加明显。表明该自然现象具有数学意义
上的统计规律性。
青海湖北岸自南向北随着海拔高度的逐渐增
加,退化草地植物中矿质元素营养蓄积具有逐渐增
大的特征。本研究结果表明, 海拔高处较海拔低处
的草地退化更为严重, 海拔低处相对于海拔高处的
退化草地实施围栏封育恢复的效果显著, 因为海拔
低处较海拔高处的自然环境更有利于大多数植物的
生长发育,海拔高处相对恶劣的脆弱生境条件下对
退化草地植物实施封育恢复的效果不及海拔低处,
自然恢复的难度更大。因此, 对于海拔高处的高寒
类型草地,必须加大天然草场的保护力度, 严禁超载
过牧等人类活动的干扰和破坏, 确保高寒草地生态
系统的健康。
青海湖北岸天然牧草在生长期内地下生物量的
积累远远大于地上生物量的积累,在生物总量中,地
下部分占 90%以上, 其中 0~ 10 cm 的占 65% [ 15]。
退化草地土壤 ( 0~ 10 cm)中矿质元素具有蓄积增
加的趋势,既是草地退化的环境效应, 又是退化草地
再退化, 换句话说是退化草地加速退化的原因。
退化草地上的植物(全植株)与土壤 ( 0~ 10 cm )中
矿质元素营养蓄积特征相同, 这与当某一种元素在
土壤中含量较多时会在植物体内较多地积累[ 12, 13]
结果一致,即退化草地土壤( 0~ 10 cm)中矿质元素的
蓄积与其植物中矿质元素营养的需求正相关。结果
表明,退化草地上植物中矿质元素营养的蓄积变化引
起土壤中矿质元素营养的改变,进而导致土壤退化。
退化草地植物中矿质元素营养的蓄积增加现象
可以说是一种生物矿质元素营养的饥饿效应, 即
当生物体内矿质元素营养的供给不能满足需要时,
生物体内便蓄积该矿质元素以供急需时所用, 因为
矿质元素 K, Mg , Ca 在植物体内是多种酶的活化
剂, P 能提供作物对外界环境的适应性[ 13]。当退化
草地植物中矿质元素营养的供给不能满足其生长发
育的生理需求时, 植物唯有蓄积该矿质元素营养以
供急需时所用,退化草地上的植物由于各种原因致
使所需矿质元素营养供给不能及时满足其需要时,
植物体内蓄积的矿质元素营养也是其对外界环境变
化的一种应急响应。退化草地植物中矿质常量元
素营养所表现的饥饿效应表明, 应该依据草地植
758
第 5期 李天才等:青海湖北岸退化草地和封育草地中钾、钙、镁等矿质常量元素特征
物中矿质元素含量的高低正确分析判断该草地植物
中矿质元素营养的丰缺, 注意退化草地植物中矿质
元素营养出现饥饿效应现象,避免施用矿质元素
营养肥料的盲目性。生物矿质元素营养的饥饿效
应既有理论研究意义,又有重要的生产实践意义。
退化草地植物中矿质元素的变化主要还是由于
全球变化和人类干扰的综合影响,即在全球变化和
人类干扰的综合影响下, 由于植物的生长发育受到
干扰进而影响了植物对矿质元素营养需求, 导致退
化草地植物中矿质元素的改变。也可以说, 在全球
变化和人类干扰的综合影响下,由于植物所必需的
矿质元素营养供给受到干扰进而影响了植物的生长
发育,最终导致退化草地植物中矿质元素的变化。
总之,退化草地植物中矿质元素的变化是由于草地
退化的驱动而产生。一方面草地退化导致草地植物
中矿质元素的变化, 另一方面,退化草地植物中矿质
元素的变化又引起草地再退化,相互影响,导致退化
草地的退化速度加快,即出现退化草地生态系统加
速度退化的景象。
4 结论
退化草地由于长期的围栏封育致使群落结构、
植被类型和土壤结构等发生改变,相应的草地植物
中矿质元素营养也发生改变, 表现出退化草地与封
育草地上植物和土壤中矿质元素含量具有差异性。
退化草地较封育草地植物中矿质元素营养具有蓄积
增加的趋势, 既是草地退化的结果, 又是退化草地
加速退化的原因。
海拔低处相对于海拔高处的自然环境更有利于
大多数植物的生长发育, 因而随着海拔高度的逐渐
增加,青海湖北岸自南向北退化草地植物中矿质元
素营养蓄积具有逐渐增大的特征。退化草地较封育
草地植物和土壤中矿质元素营养具有蓄积增加的这
一现象是退化草地植物的一种矿质元素营养的饥
饿效应,也是其对外界环境变化的一种应急响
应。
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(责任编辑 李美娟)
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